煙氣流量表的應(yīng)用

智能型渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體,、液體、蒸氣等多種介質(zhì),。智能型渦街流量計(jì)的特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度,、壓力、溫度,、粘度等參數(shù)的影響,。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小,。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定,。智能型渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*,、理想的流量?jī)x表,。

煙氣流量表的測(cè)量原理

在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,，這種旋渦稱為卡門旋渦,，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列,。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,，被測(cè)介質(zhì)平均流速為 ，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,，表體通徑為D,，即可得到以下關(guān)系式：

　f=SrU1/d=SrU/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）
式中　　U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,，m/s,；
　　　　 Sr--斯特勞哈爾數(shù),；
　　　　 m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比

　管道內(nèi)體積流量qv為
　　　　　　　　　　　　 qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　　2
　　　　　　　　　　　　 K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　 3
式中 K－流量計(jì)的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）,。
　　 K除與旋渦發(fā)生體,、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān),。斯特勞哈爾數(shù)為無(wú)量綱參數(shù),，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖,。由圖可見,，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù),，這是儀表正常工作范圍,。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí)，VSF的流量計(jì)算式為

斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線

式中 qVn,，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC,，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h,；
　　 Pn,，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa,；
　　 Tn,，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K,；
　　 Zn,，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
　　 由上式可見,，VSF輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響,，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量,，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度,，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。

　　渦街流量計(jì)便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測(cè)量的新型流量計(jì),。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力,，無(wú)需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測(cè)量蒸汽、空氣,、氣體,、水、液體的工況體積流量,，配備溫度,、壓力傳感器可測(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量,，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。
　　 為提高智能型渦街流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能,，我公司新近開發(fā)出了XE-LU改進(jìn)型渦街流量傳感器,，因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強(qiáng)振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用,。
　　 在實(shí)際應(yīng)用中,，往往zui大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化,，zui小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值,，儀表并非工作在它的*工作段，為了解決這一問題,，通常采用在測(cè)量處縮徑提高測(cè)量處的流速,，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測(cè)量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長(zhǎng)度為15D以上的直管段進(jìn)行整流,，使加工、安裝都不方便,。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器,，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用,，其結(jié)構(gòu)尺寸小,，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計(jì)作成一體,，不僅不需要另外附加一段直管段,，還可以降低對(duì)工藝管直管段的要求，安裝非常方便,。

為了使用方便,，電池供電的本地顯示型智能型渦街流量計(jì)采用微功耗高新技術(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上,，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購(gòu)安裝費(fèi)用,，可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等,。溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器,，可以直接測(cè)量出飽和蒸汽的溫度并計(jì)算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量,。溫壓補(bǔ)償一體型帶有溫度,、壓力傳感器，用于氣體流量測(cè)量可直接測(cè)量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力,，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量,。
煙氣流量表技術(shù)參數(shù)

◆測(cè)量介質(zhì)： 氣體,、液體、蒸氣
◆口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,100
◆法蘭連接式口徑選擇 100,150,200
◆流量測(cè)量范圍 正常測(cè)量流速范圍 雷諾數(shù)1.5×104～4×106,；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s
正常測(cè)量流量范圍 液體,、氣體流量測(cè)量范圍見表2； 蒸氣流量范圍見表3
◆測(cè)量精度 1.0級(jí) 1.5級(jí)
◆被測(cè)介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號(hào) 脈沖電壓輸出信號(hào) 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠(yuǎn)傳信號(hào) 4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環(huán)境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質(zhì) 不銹鋼, 鋁合金
◆電源 DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級(jí) 本安型iaIIbT3-T6
防護(hù)等級(jí) IP65

原理

防堵型畢托巴傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，主要部件加工精度高,，每臺(tái)產(chǎn)品都在實(shí)驗(yàn)室高精度標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞上進(jìn)行吹風(fēng)標(biāo)定，并把標(biāo)定結(jié)果作成數(shù)據(jù)庫(kù)存入單片機(jī)程序中,，且一次元件安裝簡(jiǎn)便,，維護(hù)量小，安裝時(shí)只需在介質(zhì)管道上打一個(gè)Φ45mm左右的小孔,，便可直接與畢托巴傳感器的連接座焊接,，尤其是對(duì)大口徑管道的測(cè)量比渦街、孔板等節(jié)流流量計(jì)測(cè)量*性更為突出,。

畢托巴是采用皮托管原理提取流體流速（全壓-靜壓＝動(dòng)壓）再換算成流體體積流量與質(zhì)量流量的差壓式流量計(jì),。皮托管原理很早就被廣泛應(yīng)用在航天航空業(yè)中。如：飛機(jī)風(fēng)洞的測(cè)試和檢測(cè),、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體動(dòng)力測(cè)試,、飛機(jī)飛行速度的測(cè)速桿等。

防堵型畢托巴測(cè)量系統(tǒng)由防堵塞一次測(cè)量傳感器——畢托巴傳感器（無(wú)需清灰,，本身具有防堵耐磨性能）,、保護(hù)裝置、高精度差壓變送器組成,；利用畢托巴傳感器作為流量測(cè)量的傳感器配合高精度差壓變送器測(cè)出差壓,，并將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，再引入DCS系統(tǒng)（由我廠提供計(jì)算模型和參數(shù)表）,，并用數(shù)字顯示出差壓,、瞬時(shí)流量、累積流量,、速度等參數(shù),。

3.2防堵型流量系統(tǒng)構(gòu)成圖

特點(diǎn)

◆ 節(jié)能：由于一次測(cè)量元件智能探針是Φ20mm不銹鋼制成，其截面積很小在介質(zhì)管道中幾乎無(wú)壓力損失,，使運(yùn)行成本大大減小,，與孔板等節(jié)流裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果。是國(guó)家發(fā)改委推薦的第061號(hào)節(jié)能產(chǎn)品,。

◆ 耐高溫高壓：一次元件智能探針材質(zhì)選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼 ( 根據(jù)不同介質(zhì)選用特種鋼 ),，可耐介質(zhì)zui高溫度650℃，介質(zhì)zui高壓力32MPa。

◆ 可靠性高：因探針的構(gòu)造非常簡(jiǎn)單,，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,，導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)不流動(dòng)，雜物不容易進(jìn)去,，所以能長(zhǎng)時(shí)間保持測(cè)量精度,。

◆ 安裝簡(jiǎn)便：只需在管道合適的位置上打一個(gè)相當(dāng)?shù)目祝岩淮卧结槻迦牍艿乐行?，即可方便地進(jìn)行安裝,。

◆ 無(wú)需維護(hù)：一次測(cè)量元件探針本身無(wú)需維護(hù)，只需按計(jì)量器具定期檢定要求對(duì)差壓變送器進(jìn)行零點(diǎn)和滿度的校驗(yàn)以及二次表輸入相應(yīng)的電流進(jìn)行校驗(yàn),。

◆ 測(cè)量范圍廣：流量在0.2 t/h～50000 t/h都可以精確測(cè)量,。對(duì)低流速、小流量,、大管徑測(cè)量效果尤佳,。

◆ 廣泛用于氣體、蒸汽和液體流量測(cè)量,。氣體：一次風(fēng)速 ( 量 ),、二次風(fēng)速 ( 量 )、( 負(fù)壓 ) 空氣,、氧氣,、氫氣、干氣,、煤氣 ( 轉(zhuǎn)爐煤氣,、高爐煤氣,、焦?fàn)t煤氣 ),、天然氣、液化氣,、煙氣,、 化工物料氣等；汽體：過熱蒸汽,、飽和蒸汽,、濕蒸汽、雙向蒸汽等,；液體：水,、不滿管水、輕油,、焦油,、原油、各種溶液,、化工物料液等,。

◆ 介質(zhì)管道橫截面形狀適用范圍廣：本流量計(jì)對(duì)介質(zhì)管道截面的幾何形狀無(wú)要求,，圓形、橢圓形,、方形,、長(zhǎng)方形、棱形,、三角形,、 梯形等均適用。

◆ 不要求直管段：清華大學(xué)幾十年吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)積累了各種工況下彎管段到15倍管徑之間修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),，只要用戶提供直管段長(zhǎng)度即可,，即使在彎管處安裝同樣保證精度。

◆ 配有智能化二次儀表：既可數(shù)顯各項(xiàng)參數(shù),，又可進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，便于集中管理,。

五,、安裝

1）選擇好位置并開孔。

2）畢托巴傳感器在焊接前應(yīng)檢查尺寸和頭部方向,，要保證安裝后畢托巴探頭部位于管道中心線上,，并且使總壓孔對(duì)正來(lái)流方向。

3）在畢托巴傳感器的總壓和靜壓引出口處各連接一個(gè)一次截止閥,，注意將所有管道接頭,，一次截止閥等連接件盡可能改成焊接連接，以杜絕漏氣,。正常運(yùn)行后,，應(yīng)檢查并保證無(wú)泄漏。

4）差壓變送器固定在適當(dāng)?shù)闹Ъ苌?。并根?jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇差壓變送器安裝位置,。差壓變送器的兩個(gè)接口應(yīng)布置在同一水平面內(nèi)。

5）管道和焊口應(yīng)*清洗,，在緊固差壓變送器前,，還應(yīng)逐個(gè)打開一次截止閥，用空氣清洗導(dǎo)壓管內(nèi)的焊渣和污物,。然后將截止閥關(guān)斷,。

6）連接好差壓變送器信號(hào)線。

投入運(yùn)行：

將差壓變送器24V直流電源投入,。

將兩個(gè)一次截止閥依次打開,。

安裝示意圖：